王 飛，申廣榮，秦方錦

(1.上海交通大學(xué) 農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海 200240;2.浙江省寧波市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，浙江 寧波 315000)

近年來，我國化肥用量大幅增加，但糧食單產(chǎn)卻徘徊不前，這表明糧食作物施肥增產(chǎn)效應(yīng)已趨于下降［1］。同時(shí)，不合理或盲目施肥的現(xiàn)象也對(duì)環(huán)境造成了巨大的影響。因此，因地制宜地合理施用肥料已刻不容緩。土壤肥力指標(biāo)法(又稱豐缺指標(biāo)法)是測(cè)土推薦施肥最經(jīng)典的方法，它是基于作物營養(yǎng)元素的土壤化學(xué)原理，用相關(guān)分析篩選最佳提取劑，測(cè)定土壤有效養(yǎng)分;以生物試驗(yàn)相對(duì)指標(biāo)校驗(yàn)土壤有效養(yǎng)分指標(biāo)，確定相應(yīng)的肥力分級(jí)范圍值，用以指導(dǎo)肥料施用。雖然20世紀(jì)80年代以來，國內(nèi)學(xué)者提出了土壤有效磷、速效鉀等豐缺指標(biāo)，但由于近年來高產(chǎn)品種的大面積推廣，原有的指標(biāo)體系已不適用當(dāng)前生產(chǎn)實(shí)際;而且不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域因土壤肥力水平、水文和氣候等條件不同，豐缺指標(biāo)也存在著較大差異［2］。因此，作者旨在通過對(duì)近年來寧波市多個(gè)縣(市、區(qū))水稻“3414”田間肥效試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，建立寧波市水稻氮磷鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo)體系，以期為完善水稻測(cè)土配方施肥指標(biāo)體系提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

數(shù)據(jù)來源于寧波市鄞州、余姚、奉化、象山、寧海等本市水稻主產(chǎn)區(qū)2007－2010年單季稻、早稻、連作晚稻、藺草茬晚稻等80余個(gè)水稻“3414”田間肥效試驗(yàn)結(jié)果。各試點(diǎn)的供試水稻品種為當(dāng)?shù)刂魍破贩N如中浙優(yōu)1號(hào)、甬優(yōu)12號(hào)、嘉育280、寧81、甬優(yōu)1號(hào)等，施用的氮、磷、鉀肥分別為碳酸氫銨、尿素、過磷酸鈣和氯化鉀。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用“3414”試驗(yàn)方案，各氮、磷、鉀肥用量水平如表1［3］。方案中的施肥水平含義:0水平指不施肥，2水平指當(dāng)?shù)赝扑]施肥量，1水平 =2水平×0.5，3水平=2水平 ×1.5(該水平為過量施肥水平)。其中，2水平依據(jù)各試點(diǎn)當(dāng)?shù)赝寥鲤B(yǎng)分基本狀況、高產(chǎn)施肥調(diào)查、以及試驗(yàn)地的前茬作物擬定。選擇當(dāng)?shù)鼐哂写硇缘耐寥李愋秃头柿λ降牡貕K作為試驗(yàn)田。試驗(yàn)隨機(jī)排列，小區(qū)面積30 m2，部分有條件田塊設(shè)置3次重復(fù)。供試地塊的水稻基追肥比例根據(jù)當(dāng)?shù)亓?xí)慣及土壤肥力水平確定，一般磷肥全部作底肥，氮、鉀肥分次施用。

1.3 樣品采集、測(cè)定及數(shù)據(jù)分析方法

試驗(yàn)實(shí)施前，取試驗(yàn)田塊混合基礎(chǔ)土樣用濃硫酸消煮-半微量凱氏法測(cè)定全氮，碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定有效磷，乙酸銨浸提、火焰光度法測(cè)定速效鉀含量［4－5］。

表1 水稻“3414”試驗(yàn)不同水平的施肥量kg·hm －2

寧波市的水稻主產(chǎn)區(qū)分布在鄞州、余姚、奉化、象山、寧海等縣(市、區(qū))的平原地帶，地貌類型涉及水網(wǎng)平原、河谷平原和濱海平原。根據(jù)近年測(cè)土配方施肥項(xiàng)目的耕地地力調(diào)查結(jié)果，發(fā)現(xiàn)特定地貌類型上土壤氮磷鉀養(yǎng)分含量有相似性，即水網(wǎng)平原、河谷平原土壤大多高氮高磷低鉀，而濱海平原土壤大多低氮低磷高鉀(表2)。為反映區(qū)域特點(diǎn)，將有關(guān)數(shù)據(jù)劃分為水網(wǎng)河谷平原和濱海平原2個(gè)地貌類型進(jìn)行研究。

根據(jù)水稻氮、磷、鉀缺素區(qū)產(chǎn)量和氮磷鉀平衡施肥區(qū)產(chǎn)量分別計(jì)算氮、磷、鉀的相對(duì)產(chǎn)量，與相應(yīng)的基礎(chǔ)土壤的全氮、有效磷、有效鉀測(cè)試值繪制散點(diǎn)圖。由于田間試驗(yàn)受眾多因素及土壤取樣和分析誤差等影響，少數(shù)試驗(yàn)點(diǎn)結(jié)果出現(xiàn)顯著的偏差，故在曲線回歸構(gòu)建前剔除了少量異常試驗(yàn)點(diǎn)結(jié)果，以減少對(duì)土壤氮磷鉀豐缺指標(biāo)建立的干擾。應(yīng)用SPSS軟件對(duì)水稻氮、磷、鉀缺素區(qū)相對(duì)產(chǎn)量與對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)土壤的全氮、有效磷、有效鉀測(cè)試值建立曲線回歸方程。相對(duì)產(chǎn)量=缺素區(qū)產(chǎn)量/平衡施肥區(qū)產(chǎn)量，具體公式如下:缺氮處理相對(duì)產(chǎn)量/%=N0P2K2處理產(chǎn)量/N2P2K2處理產(chǎn)量 ×100;缺磷處理相對(duì)產(chǎn)量/%=N2P0K2處理產(chǎn)量/N2P2K2處理產(chǎn)量×100;缺鉀處理相對(duì)產(chǎn)量/%=N2P2K0處理產(chǎn)量/N2P2K2處理產(chǎn)量×100。

表2 供試地塊的土壤養(yǎng)分基本狀況

2 結(jié)果與分析

2.1 數(shù)學(xué)模型

水網(wǎng)河谷平原和濱海平原2個(gè)區(qū)域的水稻氮、磷、鉀缺素區(qū)相對(duì)產(chǎn)量與對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)土壤的全氮、有效磷、有效鉀測(cè)試值擬合曲線如圖1和圖2。根據(jù)擬合效果，綜合考慮3個(gè)曲線模型的特征、供試土壤氮磷鉀養(yǎng)分含量及水稻實(shí)際營養(yǎng)特點(diǎn)等因素［6］，水稻氮磷鉀豐缺指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型均采用對(duì)數(shù)模型。水網(wǎng)河谷平原的水稻土全氮、有效磷和速效鉀的豐缺模型分別為y=31.295ln x+51.98，r2=0.880 4;y=31.139ln x－24.54，r2=0.8212;y=39.464ln x－94.875，r2=0.815 9;濱海平原地區(qū)的水稻土全氮、有效磷和速效鉀的豐缺模型分別為y=23.499ln x+68.696，r2=0.867 6;y=29.467ln x－7.088、r2=0.909 1;y=42.738ln x－119.52，r2=0.869 3(表3)。通過參數(shù)估計(jì)，2個(gè)區(qū)域的水稻氮磷鉀豐缺指標(biāo)數(shù)學(xué)模型的F值均達(dá)到極顯著水平。

2.2 豐缺指標(biāo)

圖1 水網(wǎng)河谷平原水稻土壤全氮、有效磷、速效鉀測(cè)定值與稻谷相對(duì)產(chǎn)量之間的回歸曲線

圖2 濱海平原水稻土壤全氮、有效磷、速效鉀測(cè)定值與稻谷相對(duì)產(chǎn)量之間的回歸曲線

表3 水稻土壤全氮、有效磷和速效鉀豐缺指標(biāo)

以相對(duì)產(chǎn)量95%和75%為標(biāo)準(zhǔn)，將土壤養(yǎng)分肥力劃分為3級(jí)，即相對(duì)產(chǎn)量＞0.95的相應(yīng)氮磷鉀養(yǎng)分定為高，相對(duì)產(chǎn)量介于0.75～0.95的定為中，相對(duì)產(chǎn)量 ＜0.75的定為低。從表3可知，水網(wǎng)河谷平原的全氮、有效磷和速效鉀的臨界指標(biāo)分別為 4.0 g·kg－1、47 mg·kg－1、122 mg·kg－1;濱海平原的全氮、有效磷、速效鉀的臨界指標(biāo)分別為 3.1 g·kg－1、32 mg·kg－1、150 mg·kg－1水網(wǎng)河谷地區(qū)的全氮、有效磷的臨界指標(biāo)均高于濱海地區(qū)，而速效鉀則相反。

3 小結(jié)與討論

土壤肥力分級(jí)主要是根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)精度的需要，以及校驗(yàn)曲線的高度和斜率特征等因素確定［7］。在過往的研究中，土壤肥力等級(jí)的劃分不一。周鳴錚等［8］建議將土壤肥力等級(jí)劃分為5級(jí)，即極低、低、中、高和極高;黃德明等［9］認(rèn)為作物年度間的產(chǎn)量變幅足以掩蓋過細(xì)的肥力級(jí)差，故肥力等級(jí)可劃分為3級(jí)。作者根據(jù)近年來寧波市水稻氮磷鉀肥效田間試驗(yàn)結(jié)果，以相對(duì)產(chǎn)量95%和75%為標(biāo)準(zhǔn)，將水稻土壤養(yǎng)分肥力劃分為高、中、低3個(gè)等級(jí)，這與福建水稻氮磷鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo)劃分標(biāo)準(zhǔn)一致［10］。

不同區(qū)域水稻土由于理化性狀、水文及氣候等條件差異甚大，土壤氮磷鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo)也各異［11］。就水稻土而言，同樣將土壤肥力劃分為高、中、低3個(gè)等級(jí)的綜合結(jié)果表明，全國水稻土的有效磷屬于高、中、低的平均值分別為 ＞11 mg·kg－1、2.6 ～ 11 mg·kg－1、＜ 2.6 mg·kg－1［9］;而寧波水網(wǎng)河谷平原水稻土有效磷屬于高、中、低的平均值分別為 ＞ 47 mg·kg－1、26 ～ 47 mg·kg－1、＜26 mg·kg－1，濱海地區(qū)為 ＞ 32 mg·kg－1、16 ～32 mg·kg－1、 ＜ 16 mg·kg－1。全國水稻土的速效鉀屬于高、中、低的平均值分別為 ＞131 mg·kg－1、55 ～ 311 mg·kg－1、 ＜ 55 mg·kg－1［9］;而寧波水網(wǎng)河谷平原水稻土速效鉀屬于高、中、低的 平 均 值 分 別 為 ＞122 mg·kg－1、75 ～122 mg·kg－1、 ＜ 75 mg·kg－1，濱 海 地 區(qū) 為 ＞ 150 mg·kg－1、96 ～ 150 mg·kg－1、 ＜ 96 mg·kg－1。章明清等［7］的研究表明，福建省沿海地區(qū)晚稻有效磷和速效鉀屬于高(相對(duì)產(chǎn)量為95%)的臨界值分別為 17 mg·kg－1和 82 mg·kg－1g;劉順國等［12］研究表明，遼寧省水稻土有效磷和速效鉀屬于高(相對(duì)產(chǎn)量為95%)的臨界值分別為15 mg·kg－1和 205 mg·kg－1。另有研究表明，不同地貌類型條件下的養(yǎng)分豐缺指標(biāo)也有差異?？讘c波［10］等報(bào)道的山區(qū)晚稻有效磷的豐缺指標(biāo)分別為＞21 mg·kg－1、21 ～ 9 mg·kg－1、 ＜ 9 mg·kg－1;沿海地區(qū)則為 ＞ 20 mg·kg－1、20 ～ 8 mg·kg－1、＜8 mg·kg－1g。本研究也有類似規(guī)律，水網(wǎng)河谷地區(qū)的全氮、有效磷的臨界指標(biāo)高于濱海地區(qū)，而速效鉀則相反。因此，作物土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)的建立與土壤類型、氣候條件、作物品種和土壤養(yǎng)分測(cè)試方法等因素關(guān)系甚密。

此外，還可以發(fā)現(xiàn)，由于高產(chǎn)品種的大面積推廣應(yīng)用，近期研究確定的養(yǎng)分豐缺指標(biāo)均高于20世紀(jì)80年代的結(jié)果。例如，福建水稻原有的有效磷高產(chǎn)臨界指標(biāo)為7 mg·kg－1，而目前山區(qū)稻田有效磷高產(chǎn)臨界指標(biāo)為 26 mg·kg－1，沿海地區(qū)則為22 mg·kg－1［7］;寧波水網(wǎng)平原早稻原有的有效磷低產(chǎn) 臨 界 值 為 20 mg·kg－1，而 目 前 則 為 25 mg·kg－1［13］。這可能與近年來農(nóng)民對(duì)肥料的施用量加大，但肥料利用率不高有關(guān)。

［1］張福鎖，崔振嶺，王激清，等．中國土壤和植物養(yǎng)分管理現(xiàn)狀與改進(jìn)策略［J］．植物學(xué)通報(bào)，2007，24(6):687-694.

［2］陸允甫，呂曉男．中國測(cè)土施肥工作的進(jìn)展和展望［J］．土壤學(xué)報(bào)，1995(3):241-251.

［3］王圣瑞，陳新平，高祥照，等．“3414”肥料試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛿M合的探討［J］．植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2002，8(4):409-413.

［4］魯如坤．土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法［M］．北京:中國農(nóng)業(yè)科技出版社，2000:146-196.

［5］鮑士旦．土壤農(nóng)業(yè)分析［M］．3版．北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，2000:262-271.

［6］李娟，章明清．推薦施肥中校驗(yàn)曲線模型選模方法研究［J］．土壤通報(bào)，2010，41(3):668-671.

［7］章明清，徐志平，姚寶全，等．福建主要糧油作物測(cè)土配方施肥指標(biāo)體系研究Ⅱ土壤堿解氮、Olsen-P和速效鉀豐缺指標(biāo)［J］．福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009，24(1):68-74.

［8］周鳴錚．中國的測(cè)土施肥［J］．土壤通報(bào)，1987，18(1):7-13.

［9］黃德明．我國農(nóng)田土壤養(yǎng)分肥力狀況及豐缺指標(biāo)［J］．華北農(nóng)學(xué)報(bào)，1988，3(2):46-53.

［10］孔慶波，章明清，李娟，等．福建省晚稻測(cè)土配方施肥指標(biāo)體系研究［J］．熱帶作物學(xué)報(bào)，2010，31(11):1873-1880.

［11］張福鎖．測(cè)土配方施肥技術(shù)要覽［M］．北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2006:100-104.

［12］劉順國，邢巖，韓曉日．遼寧省水稻土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)建立初探［J］．土壤通報(bào)，2008，39(4):871-873.

［13］王斌，楊筠文，孫健，等．寧波平原水稻土有效磷臨界值的探討［J］．浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010(4):878-879.